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北京邮电人学硕十论文 u m t s 核心网s g s n 中信令服务器系统测试的研究 摘要 第三代移动通信系统能够提供丰富多样的移动数据业务，能够满足 人们希望享受各种多媒体业务的需求，是通信领域研究的一个热点。目 前国际上主要形成了c d m a 2 0 0 0 、t d s c d m a 和w c d m a 三大3 g 标 准。但是由于w c d m a 鲜明的技术优势和美好的发展前景，全球业界普 遍认同w c d m a 技术标准将成为3 g 主流标准。因此在3 g 未在我国商 用化之前，许多通信设备提供商都投入了大量的人力和物力资源积极 进行采用w c d m a 无线技术的u m t s 系统通信设备的开发和测试，主要 包括核心网设备以及终端设备。在核心网中，s g s n 是核心网分组域中一 个非常重要的设备，主要负责跟踪s g s n 服务区内的m s 的位置并提供 安全功能和接入控制功能。为了将u m t s 系统中的产品推向商业化，必 须对产品进行协议测试，以确保这些产品在接入u m t s 网络之后能遵循 协议规范，并能与其它厂商开发的u m t s 产品设备正常地通信。 本论文是在普天研究院的u m t s 核心网s g s n 设备的研发过程中完 成的。本论文首先概述了协议测试的相关技术和方法。然后在概述u m t s 系统列络结构和s g s n 项目系统解决方案的基础上，着重对s g s n 系统 组成部分的信令服务器系统进行了分析，信令服务器系统是u m t s 系统 核心网中信令协议栈的集成，着重对u m t s 核心网的i u 接口的移动管理 北z 油5 i u 人学硕士论文中文摘要 功能协议进行了分析。根据协议测试的相关理论，设计j ，相应的系统测 试解决方案，主要包括测试方法、测试组网图和测试环境资源等方而。 在测试方案设计之后重点研究了系统中移动管理功能协议的功能测试和 性能测试，重点从测试用例的设计、测试的实施以及测试数据的分析等 力面进行阐述。文章的最后给出了总结和进一步工作展望。 关键词：u m t s 系统s g s n 信令服务器系统移动管理功能协 义测 试 北京邮电大学硕十论文英文摘要 r e s e a r c ha b o u tt e s t i n gs i g n a l i n gs e r v e r s y s t e mo fs g s ni nc o r en e t w o r ko fu m t s a b s l r a c t t h et h i r d g e n e r a t i o n m o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ( 3 g ) c a np r o v i d e v a r i o u sk i n d so fm o b i l ed a t as e r v i c ea n dc a nm e e tt h er e q u i r e m e n to f u s i n g a l l t h em u l t i m e d i as e r v i c e s ，s oi ti st h eh o t s p o ti nt h ef i e l do fc o m m u n i c a t i o n u n t i ln o wt h e r em a i n l ye x i tt h r e es t a n d a r d s ：c d m a 2 0 0 0 ，t d s c d m aa n d w c d m a b u tb e c a u s ew c d m ah a sm a n yt e c h n o l o g ya d v a n t a g e sa n dt h e g o o df u t u r eo fd e v e l o p m e n t ，i ti sr e g a r d e da st h em a i n l yt e c h n o l o g yi n3 g b e f o r e3 gi s c o m m e r c i a l l yu t i l i z e d i no u rc o u n t r y , m a n yc o m m u n i c a t i o n e q u i p m e n tm a n u f a c t u r e r sh a v ed e v o t e dm a n y h u m a na n dm a t e r i a lr e s o u r c e s t oa c t i v e l yd e v e l o pt h ep r o d u c t so fu m t s ，w h i c ha d o p t sw c d m a w i r e l e s s t e c h n o l o g y t h ep r o d u c t s i n c l u d et h e e q u i p m e n t s o fc o r en e t w o r ka n d t e r m i n a l s i nt h ec o r en e t o r k ，s g s ni so n eo ft h ei m p o r t a n te q u i p m e n t si n p a c k e ts w i t c hd o m a i n s g s ni sr e s p o n s i b l ef o rt r a c k i n gt h el o c a t i o no fm s ， c a n p r o v i d e t h e s e c u r i t y a n da c c e s sc o n t r o lf u n c t i o n i no r d e r t o c o m m e r c i a l i z eu m t s ，w em u s tt a k ep r o t o c o lt e s t i n go nu m t sp r o d u c t ss o t h a tw ec a ne n s u r et h e yw i l lw o r kw e l lw h e nt h e yc o m m u n i c a t i o nw i t ho t h e r 一i 北京| i | f j 电人学硕卜论文英文摘璎 c o m m u n i c a t i o n p r o d u c t sd e s i g n e db yo t h e rd e v e l o p e r s t h ed i s s e r t a t i o ni sf i n i s h e dd u r i n gd e v e l o p i n gs g s ni nt h ec o r en e t w o r k o fu m t s f i r s t l y ，w ei n t r o d u c et h ep r o t o c o l t e s t t e c h n o l o g ya n dt e s t i n g m e t h o d t h e nw e g e n e r a l i z eu m t s n e t w o r ka r c h i t e c t u r ea n dt h es c h e m ea n d c o m p o n e n t s o fs g s np r o j e c t ，m a i n l y a n a l y z e o n eo ft h e c o m p o n e t s s i g n a l i n g s e r v e rs y s t e m ，w h i c hm a i n l yi n c l u d e st h e s i g n a l i n gp r o t o c o l s s t a c ki nt h ec o r en e t w o r ko fu m t s w em a i n l ya n a l y z eg p r sm o b i l e m a n a g e m e n t ( g m m ) p r o t o c o l o nt h ei ui n t e r f a c e a c c o r d i n gt ot h er e l a t e d t h e o r i e so f p r o t o c o lt e s tw ep u tf o r w a r dt h ed e s i g no fs y s t e mt e s t i n gm a i n l y f r o mt h ep o i n to f t e s t i n gm e t h o d ，t e s t i n gc o n f i g u r ea n d e n v i o r m e n t t h e nw e m a i n l ys t u d y t h ef u n c t i o na n dp e r f o r m a n c et e s t i n go fg m m p r o t o c o l i n s i g n a l i n gs e r v e rs y s t e m t h e t a s ko f t e s t i n gm a i n l yi n c l u d e st h ed e s i g n o ft h e t e s tc a s e s ，i m p l e m e n t a t i o no f t e s t i n ga n da n a l y s eo f t h er e s u l t i nt h ee n d ，w e s u m m a r i z et h ew o r ka n d g i v es o m es u g g e s t i o n a b o u tt h ef u r t h e rw o r k k e yw o r d s ：p r o t o c o lt e s t i n gu m t s s g s n ( s e r v i n gg p r ss u p p o r t n o d e ) g m m ( g p r s m o b i l em a n a g e m e n t ) s i g n a l i n gs e r v e rs y s t e m 北柬i f f f f 也人学硕十论文 y s 8 9 0 2 j j 独创性( 或创新性) 卢明 本人声i 刿所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成球。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 童! i 聋、 日期： 2 壁垒：2 ：圣垡 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅：学校可以 公币，学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保街论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适刚本授权书。非保桁论文注 释：水学位论义不属于保密范围，适月j 本授权书。 彳i 人签名 导帅签名 刘聋 聋至：困 一i h 期：丞翌垒! 星：2 垒 | 期：j 哆? l ， 王 北京邮l u 人学硕 ：论义第峁绪论 1 1 课题背景和目的 第一章绪论 随着移动通信的发展和移动电话用户数量的增加，单靠现有技术、现有系统以及 现有频段的第一代和第二代移动通信系统已经不能适应移动通信的发展规模和移动 电话用户增长速度的需求。另外，随着人们对于移动通信的需求提高，人们已经不能 满足现有的语音业务和简单数据业务，人们希望享受各种各样的数据和多媒体应用， 全球化的漫游等服务。为了解决这些问题，提出了第三代移动通信系统的概念。它的 初衷是建立个全球统一、无缝覆盖和自动漫游的移动通信系统，但是各国出于自身 政治和经济利益的考虑，目前形成了c d m a 2 0 0 0 、t d - - s c d m a 和w c d m a 三大标 准。我国将选择哪个标准发展3 g 一直是最具有争议的问题，至今没有明确答案。但 是由于w c d m a 鲜明的技术优势和美好的发展前景，全球业界普遍认同w c d m a 技 术标准将为中国的移动通信产业再次飞跃提供难得的机遇。因此，在3 g 未在我国商 用化之前，爱立信、华为、n e c 、诺基亚、西门子等通信设备提供商纷纷投入大量的 人力和物力资源，积极进行采用w c d m a 无线技术的u m t s 系统通信设备的研发。 在开发u m t s 产品的过程中，各设备生产商都是按照统一的协议规范来开发， 但山于不同技术人员对协议规范的不同理解，各生产商开发出来的产品就存在着各种 差异，这些差异可能导致不同厂商生产的产品之间不能互通，所以在将u m t s 系统 中的产品推向商业化之前，必须对产品进行协议测试，以确保这些产品在接入u m t s 网络之后能遵循协议规范，并能与其它厂商丌发的u m t s 产品设备正常地通信。 采用w c d m a 无线技术的u m t s 系统通信设备主要包括核心网设备和终端产品 等设备。在核心网设备中，s g s n 是核心网分组域中。个非常重要的设备，s g s n 是 核心网分组域的控制巾心，它在分组域中的作用与m s c 在电路域中的作用类似，它 主要负责跟踪s g s n 服务区内的m s 的位置并提供安全功能和接入控制功能。中国普 天信息技术研究院近年立项开展了w c d m a 的研究，主要是进行核心网s g s n ，“品 的研发和测试。其中，s g s n 产品的协议测试在产品生产过程中是一个非常重要的环 节因为如果一个产品在商用之前，没有经过科学和周密的测试，就可能将隐含大量 缺陷的产品交到最终用户手中。很显然，这是一种对开发团队、项目投资方及最终用 户都不负责任的表现，将严重损害三方的利益。 第一章绻论 所以，测试1 ：作避个系统或产品真正走向实用的关键步骤。本谍题就是绕这 力i f l i s l 腱的。本课题作为普天s g s n 项目中的部分，任务足对信令服务器系统小集 成的协议栈进行功能测试和性能测试。 1 2 篇章组织 本论文主要是关于s g s n 中信令服务器系统测试的研究，其中包括功能测试和 性能测试。本文主要包含以下章节： 第二章简单介绍了协议测试的相关理论和方法。主要对协议一致性测试和协议性 能测试的理论和方法进行说明。 筇三章概述了u m t s 移动通信系统。首先简单描述了u m t s 系统的网络结构， 然后对u m t s 接口、信令协议栈及移动管理功能进行详细介绍。 第四章讲述了s g s n 项目的系统组成以及系统测试设计。首先概述了s g s n 的系 统组成以及被测系统，然后对系统测试策略以及测试环境做了详细的阐述。 第五章具体对信令服务器系统功能测试进行介绍。详细分析了测试用例的设计， 然后简要讲述了测试执行，最后给出了测试结果并进行问题总结和分析。 第六章研究和分析了信令服务器系统性能测试。首先详细介绍了测试工具软件的 开发和测试用例的设计，然后对m g t s 中测试的实现进行了详细的描述，最后对测 试结果进行分析和探讨。 第七章是总结和进一步工作展望。 最后一部分是参考文献。 北京1 1 5 l 乜人学碗- t 论文 第二章阱议测试 第二章协议测试 2 1 协议测试的起源一软件测试 软件测试是为了发现软件的错误而执行的过程，所以软件测试的目的就是为了寻 找软件中的错误。在传统的软件开发生命周期中，测试工作位于整个开发过程的后期， 也就是说，在应用程序的编码工作已经快基本完成时才开始测试工作。这样做的缺点 主要有：( 1 ) 由于应用程序庞大而复杂，测试工作千头万绪，测试人员难以组织科学 和全面的测试用例，从而大幅度提高了测试成本，并严重影响测试的全面性和有效性： ( 2 ) 由于缺陷所涉及的模块从开发到测试时间间隔较长，将会使得程序员的修改和 维护工作要付出更大的代价：( 3 ) 由于受到分发日期的限制，测试工作往往是在忙碌 中结束的，就可能将隐含大量缺陷的产品交到最终用户手中。因此，为了避免这些缺 点开发工作应该与测试工作平行进行。 软件测试的方法和技术是多种多样的。对于软件测试技术，可以从不同的角度加 以分类：从是否需要执行被测软件的角度来看，测试可分为静念测试和动态测试；从 是否针对系统内部结构和具体实现算法的角度来看，测试可分为功能测试和结构测试 i t 。 1 静态方法与动态方法 静态方法是指不运行被测程序本身，仅通过对程序静态特性的分析检查程序的正 确性，并且找出程序欠缺和可疑之处，例如不匹配的参数、不适当的循环嵌套和分支 嵌套、不允许的递归、未使用过的变量、空指针的引用和可疑的计算等。 动态方法是指通过运行被测程序，根据预期结果，检查运行结果的j 下确性，并且 分析程序的运行效率平l i 健壮性等性能。 2 结构测试和功能测试 结构测试又称为“白盒测试”，它是基于一个软件的内部结构进行测试，其目的是 通过执行每条语句、遍历程序的各个分支来检查整个程序代码的诈确性，而不涉及它 的功能。在用这种方法进行测试时，测试者必须全面了解程序内部逻辑结构，对所有 逻辑路径进行测试，得出测试数掘。 功能测试又称为“黑盒测试”，它是指在对程序进行功能抽象的基础上，将程序划 分成功能单元，然后对每个功能单元生成测试数据并进行测试。用这种方法进行测试 北京邮l 也人学硕l 论文 第啦协议测试 l i g ，被测试穰序被看作个升i 能打j f ：的黑盒子，在完全小考虑捌序内部结车勾莉 内部特 , p kr 1 7 j 情况下，测试者存程序接u 进行测试，只检查程序功能能否满足需球规格础ji5 f 内舰定，程序是否能适当地接收输入数据而产! i i 正确的输出信息，并且保持外部信息 的完整性。 一套完整的黑盒测试应浚由五个阶段组成1 2 】： 1 测试计划 首先，根据用户需求报告中关于功能要求和性能指标的规格说明书，定义午h 应的测试需求报告，以后所有的测试工作都将围绕着测试需求来进行，符合测试 需求的应用程序即是合格的，反之即是不合格的：同时，还要适当选择测试内容， 合理安排测试人员、测试时间及测试资源等。 2 测试设计 将测试计划阶段中制订的测试需求分解、细化为若干个可执行的测试过程， 并为每个测试过程选择适当的测试用例( 测试用例选择的好坏将直接影响到测试 结果的有效性) 。 3 测试开发 开发测试工具软件等工作。 4 测试执行 测试执行一般由单元测试、组合测试、系统集成测试等步骤组成，测试人员 应本着科学负责的态度，一步一个脚印地进行测试。 5 测试评估 结合量化的测试覆盖域及缺陷跟踪报告，对于应用软件的质量和开发团队的 ：f j 作进度及工作效率进行综合评价。 2 2 协议测试 2 2 1 协议测试摄述 在通信删络上，为了使得来自不同厂家的设备系统能够成功地进行通信。必须有 标准化的协议，它规定了备设备之问进行通信时应遵守的规则。而标准化的协议并并 不能确保通信的成功，这是因为通信协议标准基本上是以自然语言描述，实现者对于 协议的理解不同可能导致不同的协议实现，有时甚至导致错误的实现。为了解决这个 问题，在8 0 年代提出了“协议测试”( p r o t o c o lt e s t i n g ) 的概念。协议测试是从软件测 北京f f f f 叱人学硕士论文筇二审协议测试 试的基础上发展来的，是一种黑盒测试，即只关心被测试实现的外部行为，而才i 关心 它的内部实现。 所谓“协议测试”就是用测试的方法执行组目的明确的测试例，进而观察被测实 现i u t 的输出行为，并分析测试结果，判断i u t 的功能和性能是甭满足协议的规定i 3 l 口 协议测试有三种类型的测试：一致性测试、互操作性测试和性能测试。其中一致 性测试是其它两种测试的基础。一致性测试是依据协议的规范对协议的实现进行测 试。一致性钡8 试只关心协议实现呈现于外部的性能，而不涉及协议实现的内部结构。 但是，只对协议实现进行一致性测试并不能确保不同的协议实现在实际网络中能够成 功的通信，所以还需要将协议实现放在一个实际的通信网络环境中进行测试。在这种 测试中，主要检测某一协议实现与其它系统之问的交互过程是否正常，因此称为“互 操作性测试”。另外，协议测试还要对协议实现的某些性能进行测试，如健壮性、吞 吐量等。 2 2 2 协议一致性测试 在协议测试的发展中，协议致性测试理论是最成理论体系的，在i s o i e c 一9 6 4 6 ( i t u tx 2 9 0s e r i e s ) 中对协议一致性测试的理论框架和测试方法作了详细而系统的 阐述。i s o i e c9 6 4 6 标准是针对使用自然语言描述的协议的测试而制定的，它从基本 原理，抽象测试套描述，树表结合表示法t t c n ，测试实现和一致性判定过程对实验 室和客户的要求等五方面阐述了协议一致性测试的理论【4 j 。 协议一致性测试是验证协议实现与相应的协议标准的致性，它是一种功能测 试，只关心协- 议实现呈现于外部的性能，而不涉及协议实现的内部结构。协议一致性 测试实质上是利用一组测试序列，在一定的网络环境下，对被测协议实现( i u t ) 进 行黑盒测试，通过比较i u t 的实际输出与预期输出的异同，判定1 u t 在多大程度上 与协议描述相一致，确立通过一致性测试的i u t 在互联时成功率的高低。 通过了一致性测试的协议产品可以极大地提高互连成功的概率。目的，协议的一 致性测试在国际上已经成为检验产品标准化程度和仲裁网络产品通信纠纷的最高手 段【5 1 2 2 ，2 1 几个基本摄念 1 协议实现致性说明p i c s 与协议实现的测试补充信息p i x i t 协议实现一致性浇明p i c s ( p r o t o c o li m p l e m e n t a t i o nc o n f o r m a n c es u b s c r i b e ) 用 米说明测试实施的要求，能力及可选项实施等情况。协议实现的测试补充信息p i x i 1 1 ：些兰! 塑旦查：兰塑塞垡二一一 塑三空坠些型垫 ( p r o t o c o li m p l e m e n t a t i o ne x t r ai n f o r m a t i o nf o rt e s t i n g ) 用来提供测试州必须标 ! _ | 的 协议参数。 2 被测系统s u t 、被测实体i u t 与测试系统 被测系统s u t ( s y s t e mu n d e rt e s t ) 是需要进行测试的系统。被测实体 i u t ( i m p l e m e n t a t i o nu n d e rt e s t ) 是某个测试项所针对的s u t 中的某一层或几层协议的 实现体。测试系统是对i u t 进行测试的系统，由i u t 和测试器构成。 3 上狈0 试器u t 在执行测试的过程中，为i u t 的上层服务边界提供对测试事件进行控制和观察 的手段称为上测试器。 对上测试器的功能要求一般为：能对被测实体i u t 的上层业务原语进行编码和 译码，并通过某种方式报告给测试系统的用户或者测试执行者；可以执行测试项，控 制和观察i u t 上层服务接口以及报告测试结果。 4 下测试器u 1 在执行测试的过程中、为i u t 的下层服务边界提供对测试事件进行控制和观察 的手段称为下测试器。 对下测试器的功能要求一般为：能够执行可执行的测试项，可以编码产生测试所 需的各种p d u ：分析来自下层的业务原语a s p s ，进行译码，验证译码所得的p d u 的语法正确性以及与先前提交给下层服务的p d u 的关系，能提出测试结果报告。 5 控制观察点p c o 对i u t 的测试结论一般是在测试系统中某些适当的测试点、通过对进、出i u t 的测试时问的控制和观察( 分析) 而得出的。这些可以对进出i u t 的测试事件进行 控制和观察( 分析) 的点称为控制观察点p c o ( p o i n t s & c o n t r o la n do b s e r v a t i o n ) 6 1 o 在测试过程中，确定某点为p c o 要注意以下三点： 1 ) 在孩点具有可以被控制和观察的测试事件； 2 ) 该点位于可以控制和观察测试时问的服务边界，而服务边界可以是i s o 协议 分层结构的边界、也可以不是i s o 协议分层结构的边界： 3 1 该点你可以接入测试器。 2 , 2 2 1 协议一致性测试的过程 执议一致性测试的整个过程分为三个阶段，即1 ) 测试准备阶段；2 ) 测试执行 阶段；3 ) 测试报告生成阶段。在进行测试之前，必须明确测试目的和测试需求，做 6 第二章协议测试 好测试的准备工作，其中主要包括填写测试事项的一致性声明和协议实现的测试补充 信息。以及生成抽象测试集等。在测试执行阶段。要先进行静态一致性分析，然后进 行测试实现的选择和参数化，并运行可执行测试程序进行测试。最后，分析测试结果， 生成测试报告”。图2 一l 给出了一致性测试的过程示意图。 图2 - 1 ”1 协议一致性测试过程 一致性测试的基本过程是： 1 ) 静念一致性检查 进行一致性检查时，先将被测系统提供商所提交的p i c s 文件与协议规范进行对 照，以判定被测系统在其实现中是否遵循了协议规范。 2 ) 选定测试项目 依据被测系统所实现的协议可以确定抽象一致性测试组。根据确定的抽象。致性 测试纰、结合p i c s 文件及p i x i t 文件，便可以选定一致性测试项目。 3 ) 测试实现 对被测协议实现运行已经具体化的测试例，测试时根据具体情况采用不同的测试 法。 北京b 人。譬硕i ：论文 筇一：章卧议测试 4 ) 对测试结果进行分析，最后给出测试报告 测试结果是测试实例执行期间发生的一系列事件，它包括在p c o 处从i u + i 的仝 部输入与输出。对测试结果要参考p i c s 、p i x l t 文件，并结合一致悱测绀t 所反映 的划应协议的动态一致性要求进行分析。在分析的基础上，可以最终得到一个测试判 断，测试判断有测试通过、不通过或无结论三种。 2 2 2 2 协议一致性测试的方法 根掘控制观察点p c o 的不同，在i s o i e c 一9 6 4 6 ( i t u tx 2 9 0s e r i e s ) r ； ，已被标 准化的协议一致性测试方法有本地测试法( 1 0 c a lt e s t ) 和外部测试法，本地测试法适 合于在产品内部测试。外部测试法适合于远程的第三方测试，又可分为分布测试法 ( d i s t r i b u t e dt e s t ) 、协调测试法( c o o r d i n a t e dt e s t ) 和远端测试法( r e m o t et e s t ) 。这四 种测试方法根据实际开放系统的不同结构与开发的不同阶段具有不同的应用场合，每 种方法都可以有多种具体的实现。 1 本地测试法 本地测试法是最简单、最基本的方法。在本地测试法中【工u t 以及测试协调过 程是在同一一个系统中实现的。这种方法的一个基本假设是在上下边界都有暴露的访问 接口p c o 存在，测试系统通过这些p c o 对i u t 输入激励并且观察i u t 的输出响应， 然后根据协议描述做出测试判决。本地测试中的l t 和u t ，分别对应于i u t 的t 下 接口，如罔2 2 所示，它们的作用是在i u t 的上下接 2 1 处通过交换测试事件来观察i u t 的行为，通过测试协凋过程协调两者的动作，l 1 同时记录所有的测试事件以作为测 试判决的依据。 图2 - 2 本地测试法 2 分析】测试法 分和测试法因测试部件( u t 、l t ) 分斫i 在两个不同的系统中而得名。在分布测 北京邮i 乜人学硕l 论文 第一：章协议测试 试法中，u t 和i u t 位j 二被测系统s u t 内，而l t 和i u t 分别位于两个不同的系统之 中，l t 与1 u t 的连接要利用低层服务提供者提供的服务、在被测系统s u t 以外控制 和观察p d u ，如图2 3 所示。 分布测试法中的j 二、下测试器之删的动作协调同样由协议协调规程来完成，因上、 下测试器不在同一系统，故协议协调规程的实现要由在p c o 交换的a s p s 来完成。 图2 - 3 分布式测试法 3 协调测试法 协调测试法的特点是：i u t 与u t 之间没有可以作为p c o 的接口，因此，测试 中只有一个位于u 之下的p c o 。与分布测试法一样，l t 在被测系统s u t 以外，利 用低层服务提供者提供的服务与i u t 连接、控制和观察a s p s 与p d u ，如图2 - 4 所示。 在协同测试法中，u t 位于被测系统s u t 内，它通过与u 交换测试管理协议数据单 元t m p d u 实现对i u t 的控制和观察。 图2 - 4 协调式测试法 4 远端测试法 远端测试法中取消了u t 的控制观察功能。在无法控制和观察i u t 的上下界面时 北柬| i j f j l u 人一学硕i 论义 第二章协议测试 远端测试法 j 、j 一种很有用的测试方法。 在远端测试法r j tu t 的功能可以由被测系统s u t 执行，某些必颁的执调测试姚 程要求可以隐含在抽缘测试组中，协调测试规程不要求单独实现，因此没有u t 。图 2 5 给出了远端测试法的示意图。 图2 - 5 远端测试法 2 。2 3 协议性能测试 协议性能测试是在不同的网络负载下测试被测实现的性能参数，看其能否达到相 关的参数指标。协议性能测试的主要目的是测试一个协议实现在f 常情况和超负荷情 况下的性能i s j 。 对于性能测试而言，i u t 已经通过一致性测试是被默认的前提。然而，在超负荷 情况下i u l 的功能会被降低，同时可能导致错误。因此，在进行性能测试的时候， 应该和进行一致性测试一样，时刻注意i u t 的功能是否出现了错误。 2 , 2 3 i 协议性能测试的流程 性能测试的流程与一一致性测试的流程类似，它也可以大致分为四个大的阶段：测 试准备阶段，测试执行测试和测试结果分析阶段。性能测试的具体流程足：首先进行 静态一致性检查，这罩的静态一致性检查的主要任务是根据协议或规范标准看被测系 统是否实现了必须的特性功能；然后依据协议标准和被测系统所支持的业务要求决定 性能测试组：随后选定性能测试项目和测试内容，以及测试过程中要采用的参数等等： 接下来便进行性能测试，并对测试结果进行分析，最后给用户提交测试报告。整个过 程如图2 - 6 所示。 筇一章协c 义测试 图2 - 6 ”协议性能测试过程 2 2 3 i 协议性能测试的方法 从理论上说，性能测试是比一致性测试更进一步的测试，所有适用于一致性测试 的测试方法都可用于性能测试，即在i s 0 9 6 4 6 里面提出的四种协议一致性测试方法都 可以用于性能测试【9 】。但在二者的测试方法中被测系统的组成是不同的，在测试一致 性办法模型巾，测试系统被看成是由l t 和u t 组成的，而在性能测试时，测试系统 不是简单的分成u ，i 和u 、，而是分成若干个测试组建，这些测试组建可能分和在若 干个客户端，他们之州互相协调完成对i u t 的测试。 2 3 小结 乖章介绍了协议测试的理论，主要详细阐述了协议一致性测试和协议性能测试的 理论和方法。 些! 业! 坠叁! 塑! ：堡苎 笙三堂望鬯! 羔壁苎型笪堑竺 第三章u m t s 移动通信系统 3 1u m t s 移动通信系统 通用移动通信系统( u m t s ) 是由欧洲提出的采用w c d m a 空中接口技术的第三 代移动通信系统，它小核心网( c n ) 、通用陆地无线接入网( u t r a n ) 和用户没备 ( u e ) 三个部分组成。c n 和u t r a n 之间的接口是i u 接口，u t r a n 和u e 之i 瑚的 接口是u u 接口 t o o 无线接入网与核心网在功能上和实体上都是分，r 的，并且通过 标准的信令协议进行通信，其中无线接入网用于处理所有与无线连接相关的功能，核 心网处理u m t s 系统内部所有的话音与数据业务的交换和路由以及与外部网络的互 联互通。从3 g p p 协议规范中可以看出，u e 和u t r a n 由全新的协议构成，多址方 式的设计思想基于w c d m a 无线接口技术。而c n 则沿用了g s m 和g p r s 网络的结 构，只是对它进行了适当的改进和升级，这样可以实现网络的平滑过渡，并日在3 g 网络建设初期还可以实现g s m 、g p r s 和u m t s 之间的自动漫游f “l 。图3 - 1 给出u m 3 s 移动通信系统结构示意图。 图3 一li j m t s 系统结构 3 i 1u t r a n 的基本结构 u m t s 系统采用了伞新的无线接入系统u t r a n ，图1 2 给出了u t r a n 基本结 第二章u m t s 移动通信系统 构。u t r a n 包括若十个无线网络子系统( r n s ) ，一个r n s 包括一个无线网络控制 器( r n c ) 矛与之相连的多个b 节点( n o d eb ) 。r n c 通过无线接入网络新定义的 l u 接i j 与核心嘲相连，i u 接口包括i u - c s ( 电路交换域) 和l u p s ( 分组交换域】两部分。 r n c 之间是通过l u r 接口相互连接的，此接口主要用于软切换，而r n c 通过l u b 接 口与n o d eb 相连i l ”。图3 - 2 给出了u t r a n 的基本结构。 r n c 在逻辑上对应于g s m 网络中的基站控制器( b s c ) 。r n c 负责分配和控制 与之相连的n o d eb 的无线资源。n o d eb 在逻辑上对应于g s m 网络中的基站收发信 台( b t s ) ，包括无线收发信机和基带处理部件。n o d eb 负责u u 接口物理层协议的 处理，另外它还有扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码以及基带信号和射 频信号的相互转换等功能。 c o r e n e t , a o r k 上j 。上i 。 r n s 厂卤崮 u n t a n 厂l i t r 二二l 蘸 图3 - 2u t r a n 的基本结构 3 1 2c n 基本结构 u m t s 核- c , , i g 包括电路交换( c s ) 域和分组交换( p s ) 域两个部分，分别处列! f 乜路交换业务和分组交换业务，其中c s 域的网络结构等同于g s m 网络，而p s 域的 网络结构等同于g p r s 网络。 卜面从3 g p p 标准的角度来看一下未来的移动核心网络结构及其节点的发展情 况。f 1 前，u m t s 系统标准的r 9 9 、r 4 、r 5 三个版本已经完成定稿，r 6 版本还在紧 锣密鼓的制订巾。在r 9 9 版本中，u m t s 系统核心网是基于g s m g p r s 网络的演进， 保持了与g s m g p r s 系统的兼容性，可以提供现有g s m 系统的相关服务。核心网络 可以将用户接入各种外部网络以及业务平台，如：电路交换话音网、包交换话音网( i p 语音网) 、数据网、i n t e m e t 、i n t r a n e t 、电子商务、短信中心等。而r 4 和r 5 两个版本 北京邮l u 人学硕士论文 第三章u m t s 移动通信系统 0 l 入了“全1 p 网络”，在网络结构上将实现传输、控制和业务分离，同时1 p 化也将从 c n 逐步延仲到u t r a n 和u e i l “。 图3 3 给出了3 g p pr 9 9 网络结构，r 9 9u m t s 核心网从逻辑上分成电路域和分 组域两个部分，c s 域是基于2 g 的m s c 平台演进而成，用于向用户提供电路型业务 的连接。它包括m s c v l r 、g m s c 等交换实体以及用于与其它网络互通的i w f 实体 等。p s 域是基于2 g 的g p r s 平台演进而成，用于向用户提供分组型业务的连接。它 包括s g s n 、g g s n 以及与其它p l m n 互连的b g 等网络实体。另外，还有一些c s 和p s 域共用的网络实体，如h l r a u c 、s m s g m s c s m s i w m s c 、s c p 等1 1 4 l 。 图3 3 删t sr 9 9 网络结构 从网络结构的角度来看，3 g p pr 9 9 最主要的工作是引入了u t r a n ，通过i u 接 f _ i 与核心网络棚连。在这个版本中核心网络与原本的g s m g p r s 核心网络非常类似， 沿袭了许多g s m g p r s 核心网络的架构。r 9 9 核心网的各个节点( m s c 、s g s n 、 g g s n 、h l r 和v l r ) 和接口与g s m g p r s 核心网几乎相同，但是这些节点在功能 上是有区别的。由于核心网骨干传输技术不变，只需对原有的g s m g p r s 核一t j l n 节 点进行软件升级和必要的硬件改动就可以满足3 g p pr 9 9 的功能要求。 3 g p pr 4 的网络结构及节点在3 g p pr 9 9 引入u t r a n 以后，3 g p pr 4 的工作重 点便集中到了核心网络对分组技术( a t m i p ) 的支持上，其目的是使电路交换域和 第三章u m t s 移动通信系统 分组交换域承载在一个公共的分组骨干网k 。3 g p p r 4 版本主要包含以下内窑：引入 了m s c 服务器( m s cs e r v e r ) 和媒介网关( m g w ) 两个设备i l ”，在电路交换域中把 呼叫控制和承载分离，电路域支持基于a t m i p 的分组传输技术，分组技术的引入 造成核心网络结构发生很大的变化，如图3 4 所示。由于g s m 系统中的m s c 节点是 一个t d m 交换设备，很难应用到这样一个基于a t m i p 的网络结构中。因此，一 个崭新的节点m g w 出现在3 g p pr 4 的网络中。它位于网络用户数据层的边缘，除 了完成a t m i p 层的交换和传输外，在接入侧负责完成无线网络接入的功能，在另 一端，它是通向外部p s t n 网络的接口。媒介网关通过h 2 4 8 协议接受m s c 服务器 控制。 图3 - 4r 4 网络结构图 这种分层网络的优势是：( 1 ) 它是一种歼放的通用网络体系结构，能够满足电信 领域当前和未来的快速发展；( 2 ) 具有灵活性，适应话务流量增长、通信模式的变化 以及各种话务流量的混合；( 3 ) 各层之间相互独立，每层都有单独发展的空州，比如 不同领域的新技术可体现在不同层上；( 4 ) 灵活的传输选择；( 5 ) 允许部署多种不同 的传输技术( 包括现有技术和新兴技术) ，而且不会对控制层、业务层或应用层产生 影响：( 6 ) 为多业务网络提供通用传输，如多种业务( 话音、数据、运维) 可以其享 同一传输网络；( 7 ) 优化分配资源，使网络资源得到更有效的利用i l 引。 第二三章u m t s 移动通信系统 任3 g p pr 5 版本r 1 ，核心f 叫络结构与r 4 核心删相似，并儿f 0 统的c s 域和p s 域的架构保持不变，只是增加了一个基于i p 的多媒体业务域( i m s ) 。 通过通过分析3 g p p 三个版本中不同的核心网结构，我们可以肴f ，对：- j 二3 g p p r 9 9 的核心酬络，山于其骨_ f _ 二传输技术( t d m ) 与g s m 相比没有变化，所以对现有 节点的演迸和再利用是完全可能的：而对于3 g p pr 4 和r 5 的网络，由于引入了a t m i p 分组技术，核心网络分成用户数据层、控制层和应用层，基于分组平台的新节 点( 媒介网关) 的引入成为必然，而原有的m s c 节点中的控制功能将由m s c 服务 器来完成。 3 2u m t s 的接口和信令协议栈 3 2 1s g s n 和无线接入网之间的接口 1 ) g b 接口 g b 接口位于b s s 和s g s n 之问，在基于帧中继的网络上提供移动性管理，会话 管理以及用户信息的传送。 g m m ，s mg m 懒m l l c l l c r l c1 式； b s s g p i m a c m a cn e t w o r kn e t w o r k s e r v i c es e r v i c e g s m r fg s mr fl l b i s l 1 b i s o m g b m sb s s2 g - s g s n 图3 - 5g b 接口控制平面协议栈 1 1i u 接口 i u 接l _ = = 【是核一6 , n f t lu t r a n 之间的逻辑接口，i u 接口分为i u c s 和i u - p s 两个 接1 2 1 ，分别是电路域和分组域的接v 1 。s g s n 是分组域的设备，所以我们